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Climatologie et modèles climatiques:les bases scientifiques
Hervé Le Treut,
Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace
CNRS / Ecole Polytechnique/ ENS/ Université Paris 6
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100 millions d’années = 100 000 millénaires
G. Jacques, communication personnelle
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Le déséquilibre d’un système complexe: l’exemple du cycle du carbone
GIEC, 1990 - CDIAC
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Un équilibre énergétique fragile
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Water vapor55%
Clouds15%
Other greenhouse
gases 30%
Principaux constituants atmosphériques contribuant à l’effet de serre
NaturelNaturel
(155 W/m(155 W/m22))
CH4
17%
Halocarbons12%
Ozone13%
N2O5%CO2
53%
AdditionnelAdditionnel
(2.8 W/m(2.8 W/m22))
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Des effets déjà sensibles?
Mann, IPCC, 2001
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Les modèles climatiques:
L. Fairhead
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Analyse dimensionnelle
Echelles de longueur
Echelles de temps
Echelles de vitesse
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Nombre de Rossby:
Mouvements horizontaux: proches de l’équilibre géostrophique
Mouvements verticaux: proches de l’équilibre hydrostatique
Nombre de Froude:
Dimensionnement des équations: Froude = Rossby
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Forçage radiatif des
nuages : LW
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Illustration des 6 satellites composant l'A-train. De gauche à droite : Aura, Parasol, Calipso, Cloudsat, Aqua, OCO. Crédits : CNES octobre 2004, illustration P. Carril
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Observational evidence for strength of water vapour feedback
Source : IPCC WGI AR4
“New observational and modelling evidence strongly supports a combined water vapour-lapse rate feedback of a strength comparable to that found in GCMs”
(Soden et al., Science 2002)
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Les scénarios du GIEC: un outilde réflexion sur le futur
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Conclusions from last IPCC report
• Persistent spread in model behaviour:
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Températures minimales journalières estivales
Changement simulé Tendances observées 1971-2000
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Détection d’un signal sur les tendances sur 30ans des températures minimales journalières d’été
Spagnoli et al (2002)
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Augmentation du puits atmosphérique de dioxyde de carbone.
Modéré par l’effetclimatique
Sans modération par le climat
Différence = interaction végétation/climat
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A l’ordre 0, l’effet de serre correspond à un déplacement vertical des profils de température
T*
zfin
zinit
T
Z
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![Page 34: Climatologie et modèles climatiques: les bases scientifiques Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace CNRS](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062417/551d9d7e497959293b8b6ef8/html5/thumbnails/34.jpg)
Examples of signals
Solar Volcanic
GHGs Ozone
Direct SO4 aerosol All
Fig. 9.1
20th century
response to forcing simulated by PCM
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Atmospheric temperature structure
• The tropospheric warming and stratospheric cooling is very likelyvery likely due to anthropogenic forcing (GHG increase and stratospheric ozone depletion)
• This has likelylikely led to an increase in the height of the tropopause
Fig 9.14
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L’évolution des précipitations pour les deux modèles français
A2
CNRM
IPSL
![Page 37: Climatologie et modèles climatiques: les bases scientifiques Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace CNRS](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062417/551d9d7e497959293b8b6ef8/html5/thumbnails/37.jpg)
Approches régionales: résultats de PRUDENCE
(Prudence est un projet financé par la Commission Européenne)
![Page 38: Climatologie et modèles climatiques: les bases scientifiques Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace CNRS](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062417/551d9d7e497959293b8b6ef8/html5/thumbnails/38.jpg)
Changements du niveau de la mer: un risque au delà de 2100
![Page 39: Climatologie et modèles climatiques: les bases scientifiques Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace CNRS](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062417/551d9d7e497959293b8b6ef8/html5/thumbnails/39.jpg)
Hausse du niveau de la mer au cours du 20Hausse du niveau de la mer au cours du 20èmeème
Altimétrie spatiale
1.8 mm/an
Données marégraphiques
Hausse observée: 3.3 mm/an depuis 1993
Mesure du niveau de la mer depuis l’espace
Mais la hausse n’est pas uniforme! Jaune/rouge bleu
1993 2006
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Comparaison « hausse observée-contributions climatiques »Comparaison « hausse observée-contributions climatiques »(1993-2003)(1993-2003)
mm/an4.3.2.1.0.-1.
Expansion thermique
Glaces continentales
Expansion thermique + fonte des glaces
Niveau de la mer observé
1.6 mm/an
1.2 mm/an
2.8 mm/an
3.1 mm/an